s波段射頻前端方案設(shè)計(jì)報(bào)告

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1、密級:版次:01編號:S波段射頻接收前端方案設(shè)計(jì)報(bào)告共15頁成都xxxx有限公司2021年09月S波段射頻接收前端方案設(shè)計(jì)報(bào)告擬制______________年___月___日審核______________年___月___日批準(zhǔn)______________年___月___日目次1概述12設(shè)計(jì)依據(jù)13主要技術(shù)指標(biāo)和使用要求13.1射頻技術(shù)指標(biāo)13.2使用要求24方案設(shè)計(jì)24.1設(shè)計(jì)指導(dǎo)思想24.2接收通道方案24.3本振模塊方案35指標(biāo)分析35.1接收通道35.2本振模塊85.3工作條件95.4電磁兼容性設(shè)計(jì)95.5結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案105.6維修性設(shè)計(jì)11

2、6通信協(xié)議116.1通信接口形式簡介126.2通信接口時(shí)序介紹126.3時(shí)序及接口物理參數(shù)要求136.4控制136.5狀態(tài)查詢136.6數(shù)據(jù)位的定義146.7接收組件上電初始狀態(tài)151概述該S波段射頻接收前端分別包括接收通道、本振模塊等二個(gè)功能單元。S波段射頻接收前端將兩路來自天線的2450-2500MHz射頻信號經(jīng)過限幅放大、濾波、功率合成后，再將其變換到70MHz中頻輸出信號，而其中所需的本振為2520-2570MHz。其總體方案框圖如圖1：圖1S波段射頻接收前端總體框圖2設(shè)計(jì)依據(jù)設(shè)計(jì)依據(jù)來自于“S波段射頻接收前端研制任務(wù)書”。3主要技術(shù)指標(biāo)和使用

3、要求3.1射頻技術(shù)指標(biāo)3.1.1射頻輸入頻段：S波段；3.1.2頻點(diǎn)間隔：5MHz；3.1.3輸入端口數(shù)：2；3.1.4射頻輸入帶寬：50MHz(2450MHz~2500MHz)；3.1.5接收噪聲系數(shù)：≤5dB；3.1.6接收動態(tài)：-105~-20dBm；3.1.7AGC響應(yīng)時(shí)間:≤0.1ms；3.1.8本振要求：15頻率穩(wěn)定度：優(yōu)于±2ppm(全溫)；相噪：≤-80dBc﹫1KHz，≤-90dBc﹫10KHz，≤-105dBc﹫100KHz；本振鎖定信號輸出給FPGA(LVTTL高電平表示鎖定)；3.1.1射頻帶外抑制：對2475±150MHz外的

4、抑制不小于55dB；3.1.2輸入不損壞電平：≥15dBm（不作測試要求）；3.1.3電壓駐波比：≤1.8（50Ω）；3.1.4鏡頻抑制：≥40dBc；3.1.5中頻頻率：70MHz±500Hz，留有70MHz中頻測試專用口（SMA-K,中頻測試口信號與中頻信號特性一致，隔離度≥20dB）；3.1.6中頻信號輸出動態(tài)范圍：-20~0dBm；3.1.7中頻帶寬：3dB帶寬5MHz；3.1.8中頻通帶內(nèi)雜散：≤-75dBm；3.1.9中頻通帶外雜散：≤-65dBm；3.1.10中頻帶內(nèi)平坦度：≤1dB；3.1.11中頻帶外抑制：≥40dBc﹫±10MHz，

5、50dBc﹫±15MHz；1.1使用要求l工作條件a)輸入電壓：V=5V±10%；b)工作電流：≤1500mA；c)工作溫度范圍：-45℃~+70℃；ld）貯存溫度范圍：-55℃~+85℃；2方案設(shè)計(jì)2.1設(shè)計(jì)指導(dǎo)思想該S波段射頻接收前端對鏡頻抑制、工藝及電壓駐波比等指標(biāo)提出了較高的要求，本系統(tǒng)設(shè)計(jì)本著模塊化設(shè)計(jì)原則，將系統(tǒng)分成介質(zhì)濾波器、低噪放模塊、射頻聲表濾波器、低噪聲放大器、功率合成器、射頻聲表濾波器、本振模塊、中頻濾波器、中頻模塊、電源模塊等單元，單元指標(biāo)細(xì)分測試，有利于系統(tǒng)指標(biāo)調(diào)試及控制。本電路采用四層PCB電路板，杜絕飛線，電路牢靠；各功能

6、模塊隔離，防止射頻信號相互串?dāng)_。2.2接收通道方案15圖二通道方案原理框圖1.1本振模塊方案圖三本振模塊方案2指標(biāo)分析2.1接收通道l輸入頻率從天線輸入的2450-2500MHz頻率為方案中射頻濾波器、放大器和混頻器提供了工作頻率。為保證可靠性，射頻濾波器選用中心頻率為2475MHz的聲表面波濾波器。放大器的正常工作頻帶需要包含2450-2500MHz?；祛l器的射頻輸入為2450-2500MHz，如果要求中頻輸出為70MHz，則混頻器的本振信號為2520-2570MHz。15l噪聲系數(shù)系統(tǒng)噪聲系數(shù)可以由級聯(lián)系統(tǒng)的總噪聲系數(shù)公式計(jì)算：從以上公式可以看出，

7、如果第一級LNA的增益足夠大，則整機(jī)的噪聲系數(shù)基本取決于第一級LNA的噪聲系數(shù)。一中頻選用設(shè)計(jì)的噪聲系數(shù)僅為0.924的高增益LNA，其增益為15dB，駐波低至1.2，因此整機(jī)的噪聲系數(shù)完全可滿足NF≤5dB的指標(biāo)。鏈路增益及噪聲仿真參數(shù)如下圖：圖四鏈路增益及噪聲仿真參數(shù)圖l接收動態(tài)（-105~-20dBm）本方案設(shè)計(jì)中，使用了AGC（自動增益放大器），其增益范圍為-2.5~42.5dB，兩級AGC級聯(lián)后增益最大可達(dá)70dB，由圖各級增益計(jì)算后可以知道，-105dBm的射頻信號進(jìn)入鏈路中，輸出功率可達(dá)-9.3dBm；當(dāng)-20dBm的射頻信號進(jìn)入鏈路中，

8、AGC會降低增益，使輸出保持為-1.7dBm（如圖五），均滿足指標(biāo)要求。圖五AGC增益特性及鏈